​數控機床的自（zì）動換刀裝置，你認識幾種？

；

數控機床為了能（néng）在工件一次（cì）裝夾中完成多（duō）道加工（gōng）工序（xù），縮短輔助時（shí）間，減少多次（cì）安裝工（gōng）件所引起的誤差，必須帶（dài）有（yǒu）自動換刀裝置。自動換刀裝置應（yīng）當滿足（zú）換刀時間短、刀具重複定位精度高、刀具儲存量足夠、刀（dāo）庫占地麵積小以及安全可靠等基本要求。

一、自動換刀裝置的形式

1．回轉刀架換刀

回轉刀架（jià）是一（yī）種最（zuì）簡單的自動換刀裝置（zhì），常用於數控車床。可以設計成四方刀架、六角刀架或圓盤式軸向裝（zhuāng）刀刀架等多種（zhǒng）形式。回轉刀架上分別安裝著（zhe）四把（bǎ）、六把（bǎ）或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。

回（huí）轉刀架在結構上必（bì）須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工（gōng）時的切削抗力。由於車削加工（gōng）精（jīng）度在很大程度上取決於刀尖（jiān）位置，對於數控車床來說，加工過程中刀具位置不進行人（rén）工調整，因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構，以保證（zhèng）回轉刀架在每次轉位之（zhī）後，具有盡可能高的重複定位精度（一般為0.001～0.005mm）。

一般情況下，回轉刀架的換刀動作包括刀架抬起、刀架轉位及刀架壓緊等。

2．更換主軸頭換刀（dāo）（刀具旋轉為主運動）

更換主軸換刀是帶有旋轉刀具的數控機床的一種比較簡單的換刀（dāo）方式。這種主軸頭實際上就

是一個轉塔刀庫。

主軸頭有（yǒu）臥式和立式兩種，通常用轉塔的轉位（wèi）來更換主軸頭，以實（shí）現自動（dòng）換刀。在轉塔的各個主軸上，預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主軸（zhóu）頭依次地轉到加工位置，並接通主運（yùn）動，使相應的（de）主軸帶動刀具旋轉（zhuǎn）。而其它處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。

這種（zhǒng）更換主軸換刀（dāo）裝置，省去了自動鬆、夾、卸（xiè）刀、裝刀以及刀具搬運（yùn）等一係列的（de）複（fù）雜（zá）操作，從（cóng）而縮（suō）短了換刀（dāo）時間，並提高了換刀的可靠性。但是由於（yú）空間位置的限製，使主軸部件結構尺寸不能太大（dà），因而影響了主（zhǔ）軸係統的剛性。為了保（bǎo）證主軸（zhóu）的剛性，必須限製主軸的（de）數（shù）目，否則（zé）會使結構尺寸增大。因此，轉塔主軸頭通常隻適用於工序較少、精（jīng）度要求不太高的機（jī）床，例如數控鑽、銑床等。

3.帶刀庫的自動換刀係統

由於回轉刀架、轉塔頭式換刀裝置容納的刀具數（shù）量不能太多，不能滿（mǎn）足複雜零件的加工需要，因此，自動換（huàn）刀數控機床多（duō）采用帶刀庫的自動換刀裝置。帶刀庫的自（zì）動換刀裝置由刀庫和換刀機構組成，換刀過（guò）程較為複（fù）雜。首先要把（bǎ）加工過程中使用的全部刀具（jù）分別（bié）安裝在標準刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一（yī）定的方式放（fàng）入（rù）刀庫。換刀時，先在刀庫中選刀，再（zài）由換刀（dāo）裝置從刀庫或主軸上取出刀具，進行交換，將新刀裝入主軸，舊刀（dāo）放回刀庫。刀（dāo）庫具有較大的（de）容量，既（jì）可安裝在主軸箱的側麵或上（shàng）方。由於帶刀庫的自動換刀裝置的數控（kòng）機床的主軸箱內隻有一根主軸，主軸部件（jiàn）的（de）剛度要（yào）高（gāo），以滿足精密加工要（yào）求。

另外，刀庫內刀具數量較大，因而能夠進行複（fù）雜零件的多工序（xù）加工，大大提高了機床的適應性和加工效率。帶（dài）刀庫的自動換刀係統適用於數控鑽削中心和（hé）加工中心。

二、刀庫和刀具的選擇方式

1.刀庫類型

刀庫的作用是儲備一定數量的刀（dāo）具，通過機械手實現與主軸上刀具的互換。刀庫的類型有盤式刀庫、鏈（liàn）式刀庫等多種（zhǒng）形式，刀（dāo）庫的形式和容量要根據機床的（de）工藝範圍來確定。圖7-16所示的盤式刀庫，刀具的（de）方向與主軸同向，換刀時主軸箱上升到一定的位置（zhì），使主軸上的刀具正好對準刀庫最下麵的那個位（wèi）置（zhì），刀具被夾住，主軸在CNC的控（kòng）製下（xià），鬆開刀（dāo）柄，盤式（shì）刀（dāo）庫（kù）向前（qián）運動（dòng），拔出主軸上的刀具，然後刀庫將下一個工序所用的刀具（jù）旋轉至與主軸對準的位置，刀庫後退（tuì）將新刀具插入主軸孔中，主軸夾緊刀柄，主軸箱下降到工作位置，完成換刀任務，進行下道工序的加（jiā）工。此換刀裝（zhuāng）置的優點是（shì）結構簡單，成（chéng）本較低，換刀可靠性較好（hǎo）；缺點是換刀（dāo）時間長，適（shì）用於刀庫容量較小的加（jiā）工中心。

對（duì）於刀庫容（róng）量需要較大的加工中心（xīn）可采用鏈式刀庫（圖7-17），鏈式（shì）刀庫（kù）的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環的形狀（zhuàng）可根據機床的布局製成各種形狀，也（yě）可將換刀（dāo）位突（tū）出以便於換刀。當需（xū）要增加刀具數量時，隻需增加鏈條的長度即可（kě），給刀庫設計與製（zhì）造帶來了方便（biàn）。

2. 刀具的選擇方式

一般的刀庫內存放有多（duō）把刀具，每次換刀前要進行（háng）選刀，常用的選刀方法有（yǒu）順序選刀和任意 選刀兩種，順（shùn）序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的（de）刀套中，加（jiā）工是按順序調刀，加工不同（tóng）的工件時必須重新（xīn）調整刀庫中的（de）刀具順序。其優點是刀庫的驅動和控製都比較簡單。因此，這種方式適合加工批量較大（dà）、工件品種數量較少的中（zhōng）、小型數控機床的自動換刀。

隨著數控係統的發展，目前大多數的數控係統都采用任意選（xuǎn）刀的方式（shì），其分（fèn）為刀套編碼、刀（dāo）具編碼和記憶式（shì）等三種。

3. 刀具編碼方式

刀具編碼或刀套編碼需要在刀具或刀套上安裝用於（yú）識別（bié）的編碼條，一般都是根據二進製編碼的原理進行編碼。刀具編（biān）碼選刀方式采用了一種特（tè）殊的刀柄結（jié）構（gòu），並（bìng）對每把刀具編碼。每把刀具都具有自己的代碼，因而刀具可在不同的工序中多次重複使用，換下的刀具不用放回原刀座，刀庫的容量也可相應減少。但每把刀具上都帶有專用的編碼環，刀具長度加長，製造困難，刀庫和機械手的結構（gòu）變複雜。刀套編碼的方式（shì）是一把刀具隻對應一個刀套，從一個刀套中（zhōng）取出的刀具必（bì）須（xū）放（fàng）回同一刀套中，取送刀具十分麻煩，換刀時間長。目前在加工中心上大量使用記憶式的方式。這種方式能將刀具號和刀庫中的刀套位置（zhì）對應地記憶在數控（kòng）係統的PLC中，無論刀具（jù）放在哪個刀套內，刀具信息都始終記存在PLC內。刀庫上裝有位置檢測裝置，可獲得每個（gè）刀套（tào）的位置信息（xī）。這（zhè）樣刀具就（jiù）可以任意取出並送回。刀庫上還設有（yǒu）機械原點，使每次選刀時就近選取。

三、刀具交換裝置

數控（kòng）機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸（zhóu）之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具（jù）交換裝置。刀（dāo）具的交換方式有兩種：由刀庫與機床主軸（zhóu）的相對運動（dòng）實現刀具交換以及采用機（jī）械手交換（huàn）刀具。利用刀庫與（yǔ）機床主軸的相對（duì）運動實現刀具交換的裝置在換刀時必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取（qǔ）出新刀具，兩個動作不能同時進行，換刀時間較長。而采用機械手換刀裝置在換刀時能夠同時抓取和裝卸機床（chuáng）主軸和（hé）刀庫中的刀具（jù），因此換刀時間進一步縮短。采用機械（xiè）手進行刀具交換的方式應用最廣泛。這是因為機械手換刀靈活，動作快，而且結構簡單。機械手能夠完（wán）成抓刀—拔刀（dāo）—回轉—插刀（dāo）—返回等一係列（liè）動作。為（wéi）了防止刀具掉落，機械手的活動爪都帶有自鎖機構。